AI(英文ArtificialIntelligence,簡稱AI)是計算機科學領域的一項高新技術,其研究內容包括機器人學、機器學習、圖像識別、神經網絡、專家系統(tǒng)和自然語言處理等。近幾年來,隨著人工智能技術的發(fā)展,在自然科學領域取得了很多研究成果。就像中國科學家、未來學家周海中教授曾預言過的那樣:隨著科學技術的進步,人工智能時代即將到來;屆時,人工智能技術將被廣泛應用于各個學科領域,將產生意想不到的效果。以下僅從天文學和醫(yī)學的角度簡介紹一下人工智能技術在自然科學領域的輔助:
不久前,美國谷歌公司和國家航空航天局(NASA)的研究人員利用人工智能的機器學習能力,將現有的天文數據輸入神經網絡。因此,人工智能神經網絡在銀河系中發(fā)現了兩顆新的行星;其中一顆是開普勒-90i,它所在的恒星系中有8顆,它的行星數量和太陽系一樣。但是開普勒-90i行星比我們的地球大30%,屬于超級地球;它公轉一周需要兩周的時間,是在恒星系中發(fā)現的第三顆地球行星(即巖石行星),而其母星開普勒-90比我們的太陽稍大,也就更熱。
開普勒-90i是天龍座天區(qū)的一顆行星,距離我們大約2500光年。在人工智能算法的幫助下,科研人員分析了開普勒太空望遠鏡收集的大量數據,最終計算出開普勒-90i存在的可能性,這一行星的發(fā)現對于天文學和天文學領域的機器學習和使用具有重要意義。它表明,擁有八顆行星的恒星系統(tǒng)可能并不像以前的證據顯示的那樣罕見。它也是人工智能技術能夠幫助天文學家完成工作的另一個標志。它并非第一次使用神經網絡來尋找行星,但這一突破為神經網絡的效用增添了另一個亮點。
越來越多的天文學家將人工智能技術作為一種強大的探索工具,提供豐富而復雜的數據、分類星系、篩選數據以獲取信號、發(fā)現脈沖星、預測宇宙結構、識別異常外星人等。他們將這種探索工具應用于天文學。例如,在日本,研究人員正在開發(fā)一種人工智能工具來預測宇宙結構;其他研究人員正在使用人工智能驅動望遠鏡對空間物體進行分類,以幫助物理學家寫和測試假設。在未來的天文學中,人工智能技術中的機器學習無疑將發(fā)揮越來越重要的作用。
1972年,美國生物化學家、諾貝爾化學獎獲得者克里斯蒂安·安芬森博士在獲獎感言中提出了一個假設來解釋酶化學合成的可能性。他猜測復雜的蛋白質三維結構是由其一維結構決定的,也就是說,由DNA控制細胞內RNA建立的特定氨基酸序列理論上應該決定這種蛋白質的結構。這是著名的蛋白質折疊結構預測。沒想到,這個假設已經成為近50年來生物化學領域的一個重大問題。
然而,這個重大問題最近被英國DeepMind推出的AlphaFold破解了。AlphaFold通過氨基酸序列預測蛋白質折疊結構,其準確性接近使用X射線晶體學、超低溫電子顯微鏡等標準實驗方法分析的3D結構。消息一出,立即被Nature、Science等多家科學雜志報道,Nature雜志直接評為這將改變一切。在DeepMind發(fā)布的官方推文下,很多科技大佬也稱贊了這一重要成果。有專家認為,這可能是第一個有望獲得諾貝爾獎的人工智能成果。
在新冠肺炎肺炎(COVID-19)疫情期間,科研人員借助人工智能技術對抗新冠肺炎病毒,使這種高科技在抗疫情方面發(fā)揮了前所未有的能力。比如中國香港理工大學和澳門科技大學開發(fā)了一個可以快速診斷新冠肺炎肺炎的人工智能系統(tǒng),只需20秒就可以斷病,預測患者病情會不會惡化,準確率達到90%以上。另外,以色列航空航天工業(yè)公司建立了一個高精度的人工智能系統(tǒng),可以預測新冠肺炎肺炎患者的病情變化。
由此可見,人工智能技術在自然科學領域有著廣闊的應用前景。在這個領域,很多科研人員做出了自己的貢獻,為這個技術的落地應用提供了廣闊的世界??梢韵嘈牛诳蒲腥藛T的努力和人工智能技術的幫助下,我們將迎來更美好的未來。
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